浪涌保护器的功能和作用

 浪涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。

浪涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同,但它至少应包含一个非线性电压限制元件。用于浪涌保护器的基本元器件有:放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。

浪涌保护器的基本元器件

放电间隙(又称保护间隙):

它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成,其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线(N)相连,另一根金属棒与接地线(PE)相连接,当瞬时过电压袭来时,间隙被击穿,把一部分过电压的电荷引入大地,避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整,结构较简单,其缺点是灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙,它的灭弧功能较前者为好,它是靠回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。

供电系统浪涌的来源分为外部(雷电原因)和内部(电气设备启停和故障等)。

        雷击对地闪电可能以两种途径作用在低压供电系统上:

          (1)直接雷击:雷电放电直接击中电力系统的部件,注入很大的脉冲电流。发生的概率相对较低。

          (2)间接雷击:雷电放电击中设备附近的大地,在电力线上感应中等程度的电流和电压。

        内部浪涌发生的原因同供电系统内部的设备启停和供电网络运行的故障有关:

        供电系统内部由于大功率设备的启停、线路故障、投切动作和变频设备的运行等原因,都会带来内部浪涌,给用电设备带来不利影响。特别是计算机、通讯等微电子设备带来致命的冲击。即便是没有造成永久的设备损坏,但系统运行的异常和停顿都会带来很严重的后果。     比如核电站、医疗系统、大型工厂自动化系统、证券交易系统、电信局用交换机、网络枢纽等。

        直接雷击是最严重的事件,尤其是如果雷击击中靠近用户进线口架空输电线。在发生这些事件时,架空输电线电压将上升到几十万伏特,通常引起绝缘闪络。雷电电流在电力线上传输的距离为一公里或更远,在雷击点附近的峰值电流可达100kA或以上。在用户进线口处低压线路的电流每相可达到5kA到10kA。在雷电活动频繁的区域,电力设施每年可能有好几次遭受雷电直击事件引起严重雷电电流。而对于采用地下电力电缆供电或在雷电活动不频繁的地区,上述事件是很少发生的。

        间接雷击和内部浪涌发生的概率较高,绝大部分的用电设备损坏与其有关。所以电源防浪涌的重点是对这部分浪涌能量的吸收和抑制。

供电系统的浪涌保护

        对于低压供电系统,浪涌引起的瞬态过电压(TVS)保护,最好采用分级保护的方式来完成。从供电系统的入口(比如大厦的总配电房)开始逐步进行浪涌能量的吸收,对瞬态过电压进行分阶段抑制。

        [第一道防线] 应是连接在用户供电系统入口进线各相和大地之间的大容量电源防浪涌保护器。一般要求该级电源保护器具备100KA/相以上的最大冲击容量,(https://www.dgzj.com/ 电工之家)要求的限制电压应小于2800V。我们称为CLASS I 级电源防浪涌保护器 (简称SPD))。 这些电源防浪涌保护器是专为承受雷电和感应雷击的大电流和高能量浪涌能量吸收而设计的,可将大量的浪涌电流分流到大地。它们仅提供限制电压(冲击电流流过SPD时,线路上出现的最大电压成为限制电压)为中等级别的保护,因为CLASS I 级的保护器主要是对大浪涌电流的吸收。仅靠它们是不能完全保护供电系统内部的敏感用电设备。

         [第二道防线]  应该是安装在向重要或敏感用电设备供电的分路配电设备处的电源防浪涌保护器。这些SPD对于通过了用户供电入口浪涌放电器的剩余浪涌能量进行更完善的吸收,对于瞬态过电压具有极好的抑制作用。该处使用的电源防浪涌保护器要求的最大冲击容量为40KA/相以上,要求的限制电压应小于2000V。我们称为CLASS II 级电源防浪涌保护器。一般的用户供电系统作到第二级保护就可以达到用电设备运行的要求了。

         [最后的防线] 可在用电设备内部电源部分使用一个内置式的电源防浪涌保护器,以达到完全消除微小瞬态的瞬态过电压的目的。该处使用的电源防浪涌保护器要求的最大冲击容量为20KA/相或更低一些,要求的限制电压应小于1800V。对于一些特别重要或特别敏感的电子设备,具备第三级的保护是必要的。同时也可以保护用电设备免受系统内部产生的瞬态过电压影响。

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